JPH0886639A - 自動車用ホイールのディスク自動形状計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一セットで計測でき、しかも高精度な計測
が可能なディスク形状計測装置の提供。 【構成】 Ｘ−Ｙ軸移動テーブル１３にＺ軸まわりに回
転可能に測定ヘッド１５をとりつけ、ディスク５０を傾
動可能なディスク受けテーブル３１にセットして押えリ
ング３２で固定し、ディスク受けテーブル３１を計測姿
勢に傾動させて測定ヘッド１５でディスク形状を計測す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用ホイールのデ
ィスクの形状を自動計測する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ホイールのディスクを、ホイー
ル製造過程でディスク単体で形状計測するには、従来、
外径、立上り高さ、板厚、内、外形状をそれぞれ独立に
計測していた。すなわち、外径は図７に示すようにノギ
ス１により９０°対角２方向を測定し、立上り高さは図
８に示すようにハイトゲージ２により９０°対角４点を
測定し、板厚は図９に示すようにダイヤルキャリパーゲ
ージ３により各Ｒ部の変曲点の厚さを測定し、内、外形
状は図１０に示すようにガバリゲージ４、５をディスク
の内、外側に当て、目視またはシックネスゲージにて隙
間を測定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来法による
ディスク形状計測には次の問題がある。イ．ノギス、ダ
イヤルキャリパー、ガバリゲージを用いた人手による測
定は、見落とし、見間違え等による測定ミスを生じ易
い。また、形状のビジュアルな認識が不可能であるた
め、状況の判断に熟練と経験を要する。ロ．３次元測定
機でディスクの板厚を測定するには、内形状を測定し、
ワークをセットし直して、外形状を測定するなど、測定
段取りに、手間と時間を要する。また、内、外形状の認
識はできても、そこから板厚を演算するためには、汎用
の３次元測定機では、測定データをＣＡＤ（製図用ソフ
ト）等に入力、作図し、あらためて別の手段を利用して
計測する必要があり、この過程で種々の誤差を生じる。
したがって、精度的にも満足できない。本発明の目的
は、ディスク内外面の形状および板厚を同一セット状態
で測定できる機構を有し、図面形状に対するずれ量を定
量的に把握できると共に、高精度形状計測のための解
析、補正ソフトとも接続できる自動車用ホイールのディ
スク自動計測装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の装置は次の通りである。Ｘ軸方向およびＹ軸方向に
移動可能なＸ−Ｙ軸移動テーブルと、Ｘ−Ｙ軸移動テー
ブルに支持されＺ軸まわりに回転可能な回転台と、回転
台にとりつけられた測定ヘッドと、を有する測定部と、
測定ディスクを支持する傾動可能な測定ディスク受けテ
ーブルおよび押えリングと、前記測定ディスク受けテー
ブルを測定ディスク受けテーブル軸芯まわりに回転させ
る回転機構と、を有する測定テーブル部と、からなる自
動車用ホイールのディスク自動形状計測装置。

【０００５】

【作用】上記本発明装置では、ディスクを測定テーブル
にセットした後、測定姿勢に測定ディスク受けテーブル
を傾動させる。その状態で測定部を作動させ測定ヘッド
により、ディスクの内、外面形状を計測し、それよりＣ
ＰＵにて、板厚を演算し、また測定ヘッドがディスクか
ら受ける反力による誤差を演算して計測値を補正する。
計測結果は、必要に応じてディスク成形機にフィードバ
ックされ、成形を制御する。計測は同一セットで行われ
るのでセット間の誤差がなく、しかも人手によらない自
動計測ができる。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明の装置の望ましい実施例を、
図１〜図６を参照して説明する。図１に示すように、本
発明の自動車用ホイールのディスク自動形状計測装置
は、測定部１０と、測定テーブル部３０と、ＣＰＵ（セ
ントラルプロセッサユニット）４０と、から成る。測定
部１０は、図１に示すように、Ｘ軸方向１１およびＹ軸
方向１２に移動可能なＸ−Ｙ軸移動テーブル１３と、Ｘ
−Ｙ軸移動テーブル１３に支持されてＺ軸（上下方向
軸）まわりに回転可能な回転台１４と、回転台１４にと
りつけられた測定ヘッド１５と、を有する。Ｘ−Ｙ軸移
動テーブル１３は、たとえばボールナットスクリュー機
構を介して、モータ１６によりＸ軸方向１１に移動さ
れ、また、たとえばボールナットスクリュー機構を介し
て、モータ１７によりＹ軸方向１２に移動される。ま
た、図３に示すように、回転台１４は、ハーモニックギ
ャードステッピングモータ１８によって、Ｚ軸まわりに
回転される。

【０００７】測定ヘッド１５は、図３に示すように、測
定されるディスク５０（図１に示されている）に進退さ
れてディスクに接触されるプローブ１９と、プローブに
連結された軸を摺動自在に支持するリニアブッシュ２０
と、プローブ１９のディスクに対する進退方向の動き量
を検出するリニアゲージセンサ２１と、プローブ１９を
ディスク側に付勢するスプリング２２と、を有する。リ
ニアゲージセンサ２１の出力はＣＰＵ４０に入力され
る。

【０００８】測定テーブル部３０は、図２に示すよう
に、測定ディスク５０を支持する傾動可能な測定ディス
ク受けテーブル３１と、測定ディスク受けテーブル３１
との間にディスク５０を押えて固定する押えリング３２
と、測定ディスク受けテーブル３１を測定ディスク受け
テーブル軸芯まわりに回転させる回転機構３３と、を有
する。図２の点線はディスク５０を測定ディスク受けテ
ーブル３１に載せた直後の状態を示し、図２の実線はデ
ィスク５０を測定姿勢に傾動させた状態（図１と同じ測
定姿勢状態）を示している。

【０００９】次に、上記装置を用いての自動車用ホイー
ルのディスク自動形状計測を説明する。コンピュータに
図面形状を入力してティーチングデータ（プローブ１９
をそれに沿って移動させる軌跡）を作成する。また、測
定テーブル部３０の基準面を使い、Ｚ軸の絶対角度原点
およびＸ、Ｙ軸の絶対座標原点のずれを把握し、自動的
に原点合わせをしておく。ついで、実計測手順に進む。
まず、測定ディスク受けテーブル３１に計測対象ディス
ク５０を載せ、押えリング３２でディスク５０を固定し
た後、図１、図２の実線に示す測定姿勢に傾動させる。
図示例では傾動角度は９０°である。ついで、ＣＰＵ４
０のキーボード入力により、計測対象ディスク５０の種
類を選択する。スタートボタンを押し、計測を開始す
る。Ｘ−Ｙ軸移動テーブル１３と回転台１４のＺ軸まわ
り回転により、プローブ１９が測定開始位置に移動し、
ティーチングデータに従い、自動倣い測定を行う。測定
は、同一セットの状態で、ディスク５０の内側形状、外
側形状、立上り部の順で行われる。上記測定終了後、Ｃ
ＰＵ４０の画面で、角度を確認しながら、ディスク５０
をＺ軸まわりに１８０°回転させる。その後、スタート
ボタンを押し、１８０°反対側の外側形状を測定する。
この場合も、同一セットで計測する。測定終了後、サン
プリングされたデータは、コンピュータによって演算、
処理され、測定結果および図形処理の表示がされる。

【００１０】上記計測において、次の配慮がなされてい
る。まず、測定ディスク５０のセットにおいて、ディス
クセット時のディスク５０の傾き、偏心等を、形状計測
のサンプリングデータの中から自動的にその量を演算し
補正する。また、測定ヘッド１５を１８０°回転させる
ことで（図１の実線から点線の状態にすることで）、デ
ィスク５０の内、外面を同一セットで連続して計測でき
る。また、測定ディスク受けテーブル３１をＺ軸まわり
に１８０°回転させることでディスク５０の１８０°対
角側を同一セットで連続して計測できる。これらによっ
て、従来の三次元測定機のような面倒なワークの基準
面、原点設定をすることなく、極めて再現性の高い計測
結果が得られるようにしてある。

【００１１】また、自動倣い計測は、あらかじめ図面形
状を入力することで自動作成されたティーチングデータ
によって行われる。このティーチングデータは、座標原
点から測定位置までの距離を直交座標（Ｘ、Ｙ）と測定
ヘッド回転角（θ°）で０．５〜２ｍｍ測定ピッチで与
えられる。ただし、Ｒの変曲点付近は、図４に示すよう
に、板厚計測精度確保のため、０．５ｍｍピッチとし
た。形状の認識は測定ヘッドに設けられた分解能０．０
０１ｍｍのリニアゲージセンサー２１によりサンプリン
グされた、測定プローブ１９の変位量を、測定ヘッド回
転角（θ°）から（Δｘ、Δｙ）に分解し、コンピュー
タにより演算処理される。計測結果は、図４に示すよう
に、各規定値に対するＯＫ／ＮＧ判定および図形処理結
果をＣＲＴ上に表示することで、形状の視認を可能とし
た。

【００１２】また、板厚計算は、内、外面の形状データ
をサンプリングした後、図５に示すように、外面のあら
かじめ設定された部位（Ｒの変曲点）を基準に、この点
からＲの法線方向の内面測定点を演算により自動的に探
し出し、板厚とすることで、Ｒと面直となる最小板厚が
直接計測可能となった。

【００１３】さらに、Ｚ軸絶対角度補正ソフトについて
説明する。倣い測定では、図６に示すように、Ｚ回転軸
が、測定ヘッドと測定面との相対角度θ´によって反力
Ｗを受け、測定プローブ１９が実線から点線の位置に移
動した状態で測定が行われるため、（α＋β＋γ）の角
度誤差を生じる。ここで、αはモータ軸のねじれで、β
はスライド部のガタで、γは測定ヘッドのたわみであ
る。よって、測定プローブの変位量は図６のｌだけ少な
く認識されることになる。測定ヘッドと測定面との相対
角度θ´および測定力Ｆにより、上記ｌを次式によって
求め、これを補正して、測定精度を上げるようにしてあ
る。 ｌ＝Ｌ〔ｓｉｎ（９０＋θ´）／ｓｉｎ｛９０−θ´−
（α＋β＋γ）｝−１〕

【００１４】演算結果は、ディスク成形機にフィードバ
ックできる。従来は、コールドスピニング成形機の各機
械による形状の誤差を、作業者が手測定により把握し、
ＮＣプログラム原点補正を行っている。それに対し、本
発明装置を使用すれば、手測定とＮＣプログラム原点補
正作業の自動化が、十分可能である。コールドスピニン
グ成形機は、荒ロール、仕上げロールの２つの座標系を
もとに、ＮＧプログラムが作成されている。従来は、段
取り時、稼動中チェック時に手測定によるディスク形状
の変形量を把握し、この変形量をロール径の変形量とし
て考え、各ロールの座標系の原点をＮＣプログラム上で
補正している。この作業は、作業者間のスキル差が生じ
易く、定量的ではない。これに対し、本発明装置では、
ディスク形状データを定量的に把握でき、図面形状との
比較により、スキルレスなＮＣプログラム原点補正量を
得ることができる。この結果、成形機と本発明装置と回
線で通信することにより、自動かつ定量的で、スキルレ
スなディスク形状測定、およびＮＣプログラム原点補正
のフィードバック制御が実現できることになる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を得る。Ｘ−
Ｙ軸移動テーブルとＺ軸まわりに回転可能な測定ヘッ
ド、および傾動可能でかつ軸芯まわりに回転可能な測定
テーブル部とから構成したので、同一セットでディスク
内、外面の形状および板厚を計測できる。また、同一セ
ットのため、段替え時間が不要で計測時間の短縮がで
き、しかもスキルレスな作業にできる。また、計測デー
タをＣＰＵに入力して処理することにより、測定子が受
ける反力により発生する測定プローブの変位量誤差を、
各サンプリングデータ毎に容易に補正できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動車用ホイールのデ
ィスク自動形状計測装置の平面図である。

【図２】図１のうち測定テーブル部の側面図である。

【図３】図１のうち測定ヘッドの側面図である。

【図４】演算結果および図形処理例を示す構成図であ
る。

【図５】板厚計算法を示す構成図である。

【図６】測定子角度による変位量誤差を示す図である。

【図７】従来の、ノギスによる外径測定図である。

【図８】従来の、ハイトゲージによる高さ測定図であ
る。

【図９】従来の、ダイヤルキャリパーゲージによるＲの
変曲点の板厚測定図である。

【図１０】従来の、ガバリゲージによる内、外形状の測
定図である。

【符号の説明】

１０ 測定部 １３ Ｘ−Ｙ軸移動テーブル １４ 回転台 １５ 測定ヘッド １８ モータ １９ プローブ ２１ リニアゲージセンサ ３０ 測定テーブル部 ３１ 測定ディスク受けテーブル ３２ 押えリング ４０ ＣＰＵ ５０ ディスク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なＸ
   −Ｙ軸移動テーブルと、Ｘ−Ｙ軸移動テーブルに支持さ
   れＺ軸まわりに回転可能な回転台と、回転台にとりつけ
   られた測定ヘッドと、を有する測定部と、 測定ディスクを支持する傾動可能な測定ディスク受けテ
   ーブルおよび押えリングと、前記測定ディスク受けテー
   ブルを測定ディスク受けテーブル軸芯まわりに回転させ
   る回転機構と、を有する測定テーブル部と、からなる自
   動車用ホイールのディスク自動形状計測装置。